電力系統(tǒng)繼電保護原理第二章

電力系統(tǒng)繼電保護原理第二章第一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日第二章電網(wǎng)的電流保護主要內(nèi)容（一）單側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的電流保護（二）多側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護（三）中性點直接接地電網(wǎng)中零序電流及方向保護電力系統(tǒng)繼電保護原理華中科技大學武昌分校第二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日（一）單側(cè)電源電網(wǎng)相間斷路的電流保護1、電磁型繼電器電磁型繼電器分類：螺管線圈式、吸引銜鐵式和轉(zhuǎn)動舌片式電磁型繼電器的原理：利用電磁原理工作吸引銜鐵式的結(jié)構組成：線圈、可動銜鐵、電磁鐵、止檔觸點、反作用彈簧吸引銜鐵式的工作原理：線圈中通入電流IJ后產(chǎn)生磁通?，?正比于，磁通?形成的磁路為鐵芯、空氣隙和可動舌片，磁通使舌片磁化，舌片和鐵芯磁極之間產(chǎn)生電磁力，其大小與?2成正比，此電磁力作用于舌片上形成的電磁轉(zhuǎn)矩：

上式中，

－－比例常數(shù)－－氣隙長度

電力系統(tǒng)繼電保護原理華中科技大學武昌分校(2.1)第三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理阻力矩包括兩個部分：彈簧的反抗力矩和摩擦力矩彈簧的反抗力矩包括初始力矩和空氣隙長度變化引起的力矩

－－比例常數(shù)繼電器的阻力矩：繼電器動作條件：動作電流：使繼電器動作的最小電流稱為動作電流，記為剩余力矩：繼電器返回條件：第四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日電力系統(tǒng)繼電保護原理華中科技大學武昌分校返回電流：使繼電器返回原位置的最大電流，記為，對應的電磁轉(zhuǎn)矩為繼電器的返回系數(shù)：返回電流與啟動電流的比值，即

繼電器動作繼電器動作第五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日動作電流的調(diào)整方法：改善繼電器線圈匝數(shù)改變彈簧的張力改變初始空氣隙長度

電力系統(tǒng)繼電保護原理華中科技大學武昌分校第六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理2、電流互感器電流互感器的原理：將線路中的大電流變成1A或者2A的小電流為互感器一二次繞組匝數(shù)電流互感器的極性：當一次繞組中的電流由流入，二次繞組的電流由流出，這種標注的方式稱為減極性標注電流互感器的等值電路及相量圖

第七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理電流互感器的誤差分析電流誤差

穩(wěn)態(tài)短路電流引起的誤差暫態(tài)短路電流引起的誤差

第八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理３、電壓互感器電磁式電壓互感器的原理：與變壓器原理相似，其等值電路

如下

電磁式電壓互感器的誤差分析

電容式電壓互感器

第九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理5、無時限電流速斷保護(電流Ⅰ段)幾個基本概念

系統(tǒng)的最大運行方式

被保護線路末端發(fā)生短路時,系統(tǒng)等值阻抗最小,而通過保

護裝置的電流為最大的運行方式系統(tǒng)的最小運行方式

被保護線路末端發(fā)生短路時,系統(tǒng)等值阻抗最大,而通過保

護裝置的電流為最小的運行方式

最大短路電流

在最大運行方式下流過保護裝置的短路電流最大最小短路電流

在最小運行方式下流過保護裝置的短路電流最小保護裝置的啟動值

使保護裝置啟動的最小電流值保護裝置的整定

根據(jù)對繼電保護裝置的要求,確定保護裝置的啟動值、靈敏系數(shù)、動作時限等

第十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理工作原理

在線路的保護范圍內(nèi),反映電流的增大而能瞬時動作切除故障的電

流保護,一般情況下速斷保護只能保護被保護線路的一部分

單側(cè)電源供電線路,短路時流過保護裝置的短路電流

由上面兩式可知流過保護裝置的短路電流與短路點的位置、系統(tǒng)的

運行方式和短路的類型有關第十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理整定計算

動作電流

保證選擇性,保護裝置的啟動電流應按照躲開下一條線路出口處短路時,通過保護的最大短路電流來整定,即

保護范圍

要求:

計算方法:第十二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理動作時限

沒有人為延時,只有繼電保護固有動作時間,由于動作時間較小可認為t=0s

第十三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理

6、限時電流速斷保護(電流Ⅱ段)

工作原理

考慮要保護本條線路的全長,限時電流速斷電流保護的保護范

圍必須要延伸到下一條線路中,在下條線路出口發(fā)生短路時,能

切除故障

保證速動性保證選擇性

整定計算

動作電流按照躲開下一條線路無時限電流速斷保護的動作電流進行整定

動作時限保證選擇性

一般取0.5S第十四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理

當線路上裝設了電流速斷保護和限時電流速斷保護后，二者聯(lián)合可以將全線故障在0.5S內(nèi)全部切除，且滿足速動性的要求，具有這樣的保護稱為主保護靈敏度校驗

保護范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常運行狀態(tài)時,保護裝置的反應能力

－－被保護線路末端兩相短路時流過限時速斷保護的最小短路電流

－－限時電流速斷保護的動作電流保護接線圖原理接線圖展開圖限時速斷保護的特點結(jié)構簡單，動作可靠，能夠保護本條線路的全長，但不能作為相鄰元件的后備保護第十五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理

7、定時限過電流速斷保護(電流Ⅲ段)

工作原理

反應電流的增大而動作,既能保護本條線路的全長又能保護下一條

線路全長

整定計算

動作電流

躲開被保護線路的最大負荷電流,且在自啟動電流下繼電器能可靠的返回

－－可靠系數(shù)

－－自啟動系數(shù)

－－繼電器返回系數(shù)－－被保護線路最大負荷電流第十六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理

動作時限

保證動作的選擇性，其保護動作延時應該比下一條線路Ⅲ動作時間增長一個時限階段

靈敏度校驗

要求對本條線路及下一條線路相間故障都有反應能力，所以作為本條線路的近后備的靈敏度要求滿足作為下條線路的遠后備保護的靈敏度要求滿足第十七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理

定時限過電流保護的特點

結(jié)構簡單,工作可靠,不僅能作為本條線路的近后備保護,而且能作為下一條線路的遠后備

8、電流三段保護的小結(jié)

電流速斷保護保護只能保護本條線路的一部分；限時電流速斷保護

能保護線路的全長,但不能作為下一條相鄰線路的遠后備;定時限過

電流保護可以做為本條線路和下一段相鄰線路的后備保護

由電流速斷保護、限時電流速斷保護、定時限過電流保護相互配合構成的一整套保護稱為三段式保護配電線路并不一定都要裝設三段式電流保護

三段式電流保護的優(yōu)點是簡單可靠,缺點是受運行方式和短路電流的

類型的影響第十八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理

9、電流保護的接線方式

電流三段保護的單相原理接線圖和展開圖

三相星形接線，在三相短路、兩相短路、單相接地短路都能動作兩相星形接線，在B相上不裝電流互感器和繼電器，在三相短路、兩相短路、單相接地短路都能動作，但是B相發(fā)生單相短路時，保護不動作兩相電流差接線，三相短路時，流過繼電器的電流是倍短路電流；AC兩相短路時流過繼電器的電流是2倍的短路電流；AB或

CB兩相短路時流過繼電器的電流是１倍的短路電流流過繼電器的電流與電流互感器二次側(cè)短路電流的關系：兩相和三相星形兩相電流差方式下，對稱或者三相短路兩相電流差方式下，AC短路兩相電流差方式下，AB或BC短路第十九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理

１、方向性電流保護的工作原理

A)三段式式電流保護在多側(cè)電源電網(wǎng)中存在的問題分析：

單側(cè)電源電網(wǎng)中，電流保護安裝在母線的一側(cè)，即靠近電源一側(cè)

單側(cè)電源電網(wǎng)中，發(fā)生故障時短路功率的方向是從母線流向線路雙側(cè)電源電網(wǎng)中，線路兩側(cè)都安裝保護裝置在雙側(cè)電源電網(wǎng)中，只采用三段式電流保護，會出現(xiàn)誤動

產(chǎn)生誤動的原因是所保護線路反方向發(fā)生故障時，由另外一個電源供給的短路電流引起，并且引起誤動的電流是從線路流向母線，與內(nèi)部故障時的短路功率相反

B)解決問題方法在可能誤動的保護上裝設功率方向閉鎖元件方向性電流保護原理：方向性保護是指當短路功率從母線流向線路時（內(nèi)部故障）動作而當短路功率由線路流向母線時不動作的保護，即使繼電保護具有一定的方向性．（二）多側(cè)電源電網(wǎng)相間斷路的方向性電流保護第二十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理

2、方向性電流保護原理接線圖

方向過電流保護由方向元件（功率方向繼電器）、電流元件（電流互感器和電流繼電器）和時間元件（時間繼電器）組成功率方向繼電器的構成原理第二十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科技大學武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護原理

１、接地故障時零序電流、零序電壓和零序功率的特點

零序電流可以看成是故障點出的零序電壓產(chǎn)生的故障點零序電壓最高，離故障點越遠，零序電壓越低零序電流的分布，是由線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗及變壓器接地中性點的數(shù)目和位置決定的，而與電源的數(shù)量和位置無關故障線路零序功率的方向和正序相反，是由線路流向母線的保護安裝點的零序電壓和零序電流之間的相位差取決于后面元件的阻抗角，而與被保護線路的零序阻抗和故障點的位置無關在系統(tǒng)運行方式變化時，正負序阻抗的變化，引起正序電壓、負序電壓和零序電壓的大小2、零序電壓濾過器和零序電壓互感器序阻抗是三相參數(shù)對稱時，元件兩端某一序點電壓與同一序電流比值（三）中性點直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流和方向保護第二十二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日華中科